Windows 線程漫談——介面線程和工作者線程

每個系統都有線程，而線程的最重要的作用就是平行處理，提高軟體的並發率。針對介面來說，還能提高介面的響應力。

 線程分為介面線程和工作者線程，介面實際就是一個線程畫出來的東西，這個線程維護一個“訊息佇列”，“訊息佇列”也是介面線程和工作者線程的最大區別，這個詞應該進到你的腦子裡，根深蒂固的！

如果在介面線程的某個地方停住，這說明它處理不了視窗訊息了，所以有時候我們就會看到整個介面無響應了。這種問題後面會提供一個叫　WaitForObjectEx　的函數來解決，我們後面再談。

線程首先就是它的建立，建立是用下面這個函數：CreateThread;　具體的參數我不說了，自己查ＭＳＤＮ。其中的　Thread1　是線程函數。線程函數是一個全域函數，如下：

DWORD WINAPI Thread1(LPVOID lpParam)
{
  while(1)
 {
  OutputDebugString("11111");

  Sleep(10);
 }
 return 0;
}

// 下面這一句是建立線程
CreateThread(NULL, 0, Thread1, 0, 0, NULL);

當然我們不能讓一個線程自生自滅，那樣有可能在你退出程式的時候出現一些莫名其妙的問題，或者丟失一些資料，或者給你彈一個崩潰的對話方塊等等。。。

所以我們就要對這個線程進行管理，首先就是讓它退出。

我們給它的while加上一個 BOOL 變數 g_bExitThread的判斷，這樣的話，線程函數就變成下面這樣：

DWORD WINAPI Thread1(LPVOID lpParam)
{
  while(!g_bExitThread)
 {
  OutputDebugString("11111");

  Sleep(10);
 }
 return 0;
}

然後在需要它退出的時候把g_bExitThread設為TRUE，表示，喂，兄弟，你該退出了。

當然我們還要知道它是否成功退出了，因為線程控制代碼是一個核心對象，所以我們就要用到Windows的WaitForSingleObject來等待了。建立的時候和等待它退出的代碼就要改變了，多了一個 HANDLE g_hTrd的變數：

// 建立
g_bExitThread = FALSE;
g_hTrd = CreateThread(NULL, 0, Thread1, 0, 0, NULL);

// 等待線程結束
g_bExitThread = TRUE;

 if(g_hTrd != NULL)
 {
  DWORD dwRet = WaitForSingleObject(g_hTrd, 5000);
  if(dwRet == WAIT_OBJECT_0)
  {
   AfxMessageBox("Thread exit success!");
  }
  else
  {
   DWORD dwRet = 0;
   GetExitCodeThread(g_hTrd, &dwRet);
   TerminateThread(g_hTrd, dwRet);
   AfxMessageBox("Thread exit, but not all ok!");
  }
  CloseHandle(g_hTrd);
  g_hTrd = NULL;
 }

上面說了在介面線程裡等待別的線程結束，也就是使用 WaitForSingleObject 的時候會阻塞整個視窗訊息的處理，所以我們如果在介面線程裡要等待別的核心對象時，我們要採用這種“等一下，處理一下介面訊息”的方法。我已經寫好了一個 WaitForObjectEx 的函數，如下：

// 此函數只能用於介面線程
static DWORD WaitForObjectEx( HANDLE hHandle, DWORD dwMilliseconds )
{
 BOOL bRet;
 MSG msg;
 INT iWaitRet;
 int nTimeOut = 0;
 while( (bRet = ::GetMessage( &msg, NULL, 0, 0 )) != 0)
 {
  if(nTimeOut++ * 20 >= dwMilliseconds)
   break;

  iWaitRet = WaitForSingleObject(hHandle, 20);
  if(iWaitRet != WAIT_TIMEOUT)
  {
   break;
  }
  if (bRet == -1)
  {
   break;
  }
  else
  {
   ::TranslateMessage(&msg);
   ::DispatchMessage(&msg);
  }
 }

 return iWaitRet;
}

很多時候，我們不想把線程作為一個全域函數來使用，所以這個時候我們把線程作為一個類的靜態成員對象來寫。當然也不能少了剛才的兩個變數：退出標誌和線程控制代碼。（設這個類是CTestThreadDlg）

// H 檔案 
BOOL m_bExitThread;
 HANDLE m_hTrd;
 static DWORD WINAPI Thread1(LPVOID lpParam);

// CPP檔案，建立的時候把 this 指標傳進去，因為類靜態成員函數不能訪問類的非靜態成員，沒有this指標
//（C++的知識點）
 m_bExitThread = FALSE;
 m_hTrd = CreateThread(NULL, 0, Thread1, this, 0, NULL);

線程函數變成了：

 DWORD WINAPI CTestThreadDlg::Thread1(LPVOID lpParam)
 {
  CTestThreadDlg *pDlg = (CTestThreadDlg*)lpParam;
  while(!pDlg->m_bExitThread)
  {
   OutputDebugString("11111");
  
   Sleep(10);
  }
  return 0;
 }

當有幾個線程一起跑的時候，我們就要注意線程的同步問題了，線程的同步一般來說，是在多個線程共用了資源的時候。比如兩個線程都用到了同一個VECTOR，都對VECTOR進行插入操作，不幸的是，VECTOR不是安全執行緒的，這個時候程式就會崩潰，所以我們就要對VECTOR這個資源做同步，同步的意思是“我訪問的時候，你等待”。程式大致如下：

DWORD WINAPI CTestThreadDlg::Thread1(LPVOID lpParam)
 {
  CTestThreadDlg *pDlg = (CTestThreadDlg*)lpParam;
  while(!pDlg->m_bExitThread)
  {
   OutputDebugString("11111");
 
   pDlg->m_csForVec.Lock();
   pDlg->m_vecTest.push_back("111");
   pDlg->m_csForVec.Unlock();
 
   Sleep(10);
  }
  return 0;
 }

DWORD WINAPI CTestThreadDlg::Thread2(LPVOID lpParam)
{
 CTestThreadDlg *pDlg = (CTestThreadDlg*)lpParam;
 while(!pDlg->m_bExitThread2)
 {
  OutputDebugString("222");

  pDlg->m_csForVec.Lock();
  pDlg->m_vecTest.push_back("222");
  pDlg->m_csForVec.Unlock(); 

  Sleep(10);
 }
 return 0;
}

m_csForVec 是一個CCriticalSection變數，這個同步對象和其他的同步變數（事件、訊號量、互斥區等）有一些不一樣，例如只能在同一個進程的線程間訪問、在作業系統的使用者態訪問，其他的必須進入核心態。所以這樣導致了這種關鍵區的核心對象的速度要比其他的快100倍左右。。。

上面已經說了線程的建立、管理（退出線程、等待線程）、同步等，那我們發現了什麼共性呢？作為一個程式員，我們要很敏感的發現這些代碼上的共性，這是我們設計代碼的主要前提。

首先我們發現上面的線程都有兩個變數： 
BOOL m_bExitThread;  // 讓線程退出的標誌
 HANDLE m_hTrd;  // 線程控制代碼

另外我們WaitForSingleObject 的時候不能無限等待，所以要多一個 DWORD m_dwWaitTimeOut;

由於我想把線程啟動和結束封裝起來，所以我設計了這幾個介面：

 BOOL Start(LPVOID lpParam);  //  啟動線程，線程所需要的參數從這裡傳進
 BOOL End(); // 結束線程
 virtual void Run(); // 重寫Run函數

所以整個的線程封裝成以下的類：

// MyThread.h

#ifndef MY_THREAD_H
#define MY_THREAD_H

class CMyThread
{
public:
 CMyThread();
 virtual ~CMyThread();

 BOOL Start(LPVOID lpParam);
 BOOL End();
 virtual void Run();

protected:
 static DWORD WINAPI Thread(LPVOID lpParam);
 void RunOnceEnd();

 DWORD m_dwWaitTimeOut;
 BOOL m_bExitThread;
 HANDLE m_hTrd;
 LPVOID m_lpParam;
};

#endif

// MyThread.Cpp

#include "stdafx.h"
#include "MyThread.h"
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// CMyThread
CMyThread::CMyThread()
{
 m_bExitThread = FALSE;
 m_hTrd = NULL;
 m_dwWaitTimeOut = 5000;
}

CMyThread::~CMyThread()
{

}

BOOL CMyThread::Start(LPVOID lpParam)
{
 m_lpParam = lpParam;
 m_bExitThread = FALSE;
 m_hTrd = CreateThread(NULL, 0, Thread, this, 0, NULL);

 return TRUE;
}

BOOL CMyThread::End()
{
 m_bExitThread = TRUE;

 if(m_hTrd != NULL)
 {
  DWORD dwRet = WaitForSingleObject(m_hTrd, m_dwWaitTimeOut);
  if(dwRet == WAIT_OBJECT_0)
  {
   AfxMessageBox("Thread exit success!");
  }
  else
  {
   DWORD dwRet = 0;
   GetExitCodeThread(m_hTrd, &dwRet);
   TerminateThread(m_hTrd, dwRet);
   AfxMessageBox("Thread fucking exit!");
  }

  CloseHandle(m_hTrd);
  m_hTrd = NULL;
 }
 
 return TRUE;
}

DWORD WINAPI CMyThread::Thread(LPVOID lpParam)
{
 CMyThread *pTrd = (CMyThread *)lpParam;
 
 while(!pTrd->m_bExitThread)
 {
  pTrd->Run();
 }

 return 0;
}

void CMyThread::RunOnceEnd()
{
 m_bExitThread = TRUE;
 CloseHandle(m_hTrd);
 m_hTrd = NULL;
}

void CMyThread::Run()
{
}

我們需要寫我們自己的線程的時候就重載一下這個Run函數

// 派生出一個類
class CMyThread1 : public CMyThread
{
public:
 virtual void Run();
};

// 改寫Run函數
void CMyThread1::Run()
{
 CTestThreadDlg *pDlg = (CTestThreadDlg *)m_lpParam;

 OutputDebugString("222");
 
 pDlg->m_csForVec.Lock();
 pDlg->m_vecTest.push_back("222");
 pDlg->m_csForVec.Unlock(); 
 
 Sleep(10);

 // 如果此線程只想運行一次，加上下面這句
 RunOnceEnd();
}

然後我們之前的兩個線程的使用就變成了下面的形式：

CMyThread1 g_t1, g_t2, g_t3;
void CTestThreadDlg::OnButton3()
{
 g_t1.Start(this);
 g_t2.Start(this);
 g_t3.Start(this); 
}

void CTestThreadDlg::OnButton4()
{
 g_t1.End();
 g_t2.End();
 g_t3.End();  
}

只需要以下幾步：
1、派生自己的線程類
2、重載Run函數
3、調用Start啟動線程
4、調用End結束線程

當然這種封裝方式是我自己喜歡的，封裝的目的是方便使用，隱藏細節，諸位看官也可以根據自己的喜好，封裝線程的使用方法，如果能在此公開一下你的成果，讓我和大家都學習一下你的設計手法，那就真是very good and 3q了！